علوم و مهندسی زلزله
سال:1397 | دوره:15 | شماره:1 |تعداد مقالات:7

سازه های فولادی سبک (LSF) که به صورت خشک و به روش تولید صنعتی و نورد سرد (CFS) اجرا می شوند. برای تحمل بارهای جانبی در سازه های سرد نورد شده از بادبند تسمه ای یا دیوار برشی استفاده می شود. با توجه به این که وزن مصالح، آماده سازی و اجراء دیوار برشی عوامل محدودکننده استفاده از آن در بهسازی قاب ها محسوب می شود. تعیین آرایش ها مناسب که سبب کاهش استفاده دیواربرشی گردد، می تواند از عوامل مهم بهبود عملکرد قاب ها در بهسازی و مقاوم سازی قاب ها شود. نمونه آزمایشگاهی انتخاب شده برای بررسی عملکرد سیستم قاب فولادی سبک LSF و صحت مدل سازی در نرم افزار ABAQUS شامل یک سیستم قاب فولادی سبک LSF است که توسط Bin Liu و همکاران (2016) آزمایش گردید. برای این منظور نمونه های تقویت شده قاب در 3 دسته کلی که شامل نمونه تقویت نشده، نمونه مهاربند ضرب دری، نمونه مهاربند ضرب دری دو ردیفه و نمونه تقویت شده با ورقه 45 درجه تحت بار گذاری منوتونیک قرار گرفت، با مقایسه نتایج بدست آمده از تحلیل نمونه های با نمونه تقویت نشده مشخص گردید که ظرفیت باربری قاب تقویت شده با باد بندهای ضرب دری دو ردیفه نزدیک به قاب پوشش کامل 45 درجه است. استفاده از فولاد با مقاومت تسلیم بالاتر باعث افزایش مقاومت استاتیکی و مقاومت لرزه ای بادبند می گردد ولی قابلیت جذب انرژی آن را کاهش می دهد. استفاده از ورق های فولادی 45 درجه باعث افزایش شکل پذیری قاب می گردد.

بتن با مقاومت بالا، دارای مشخصات مکانیکی و دوام عالی بوده و یکی از پیشرفت های اخیر در تکنولوژی بتن محسوب می شود. این نوع بتن دارای مقاومت فشاری، چسبندگی بالا و نسبت آب به سیمان و نفوذپذیری بسیار کم و در نتیجه دوام بسیار زیاد می باشد.HSC یک کامپوزیت سیمانی شامل مقادیر بهینه ریزدانه، نسبت آب به سیمان کمتر از 0.25 می باشد. بتن با کارایی بسیار بالا در مقایسه با بتن معمولی دارای ساختاری با منافذ غیرپیوسته می باشد که با افزایش کارایی بتن، اجازه نفوذ آب را به حداقل می رساند. بتن HSC دارای طرح اختلاط اغلب شامل آب، میکروسیلیس، سیمان، ماسه ریزدانه، فوق روان کننده و پودر سنگ هایی مانند کوارتز می باشد که در این تحقیق با استفاده از مصالح محلی و بومی کشور ایران ساخته شده اند. در این تحقیق، نمونه های مکعبی 10×10×10 ساخته شده و مورد ارزیابی قرار گرفته است. آزمایش های انجام شده بر روی نمونه های بتنی تحت بارگذاری تا مرحله گسیختگی صورت گرفته است. هدف از انجام این آزمایش ها بررسی اثر پودر کوارتز در بتن با مقاومت بالا می باشد. نتایج حاصل از آزمایشات نشان می دهد که مقاومت فشاری بتن در بتن با مقاومت بالا HSC در پودر کوارتز 11% در تمامی سنین بیشترین مقدار را دارد و افزایش پودر کوارتز باعث ترد شدن بتن شده و به هنگام شکستن نمونه ها منجر به متلاشی شدن آنها می شود. در بررسی دیگری مشاهده گردید که افزایش میزان پودر کوارتز باعث بزرگ شده ترک های روی بتن می شود به همین منظور بهتر است که برای چنین بتن هایی با مصالح ریز دانه برای جلوگیری از بزرگ شده ترک ها از الیاف (فیبر) استفاده شود.

با توجه به اینکه کشورمان در یکی از مناطق لرزه خیز جهان واقع شده است، همواره احتمال رخداد زلزله های قدرتمند در مناطق مختلف آن دور از انتظار نیست. طی سالیان گذشته محققین سیستم های مختلفی جهت جذب و اتلاف انرژی زلزله در سازه ها پیشنهاد داده اند که در این راستا مهاربندهای کمانش تاب مورد توجه مهندسین بوده است. هدف این تحقیق بررسی رفتار تیر پیوند کوتاه در قاب های فولادی با مهاربندهای کمانش پذیر و کمانش تاب می باشد. بدین منظور سه سازه ی، 3، 6 و 9 طبقه با مهاربندهای کمانش پذیر و کمانش تاب بر اساس آیین نامه های معتبر طراحی و کلیه ضوابط لرزه ای نیز کنترل شده است. در ادامه قاب دو بعدی کناری آن ها با مهاربندهای واگرا در نرم افزار SeismoStruct 2016 مدل شده است. به منظور بررسی رفتار تیر پیوند از تحلیل های استاتیکی غیر خطی و تاریخچه زمانی تحت 3 زلزله دور از گسل و خاک نوع 2 استفاده شده است. در ادامه نتایج نیروی برشی و لنگر خمشی تیر پیوند و منحنی های تحلیل های استاتیکی غیر خطی قاب ها در دو حالت با مهاربندهای کمانش پذیر و کمانش تاب مقایسه شده است. نتایج تحلیل استاتیکی غیر خطی نشان می دهد لنگر و برش در تیر پیوند با مهاربندهای کمانش تاب می تواند بترتیب تا 38 و 50 درصد بیش از قاب با مهاربندهای کمانش پذیر می باشد. تحلیل های غیر خطی تاریخچه زمانی نیز رشد بیشتری از نیروهای تیر پیوند در قاب با مهار بند کمانش تاب نسبت به تحلیل استاتیکی غیر خطی نشان می دهد.

روانگرایی یکی از شایع ترین اثرات تغییر شکل زمین در اثر وقوع زمین لرزه است و اغلب علت اصلی آسیب و تخریب ساختمان ها و زیر ساخت ها می باشد. منطقه مورد مطالعه (گستره چالوس و نوشهر) در نوار ساحلی دریای خزر واقع شده و بر روی مواد سست آبرفتی واقع شده و در طول تاریخ، شاهد زلزله های متعددی بوده است. در این تحقیق، روش سرعت موج برشی (Vs) با به کاربردن 5 رابطه تجربی جهت ارزیابی پتانسیل روانگرایی خاک های شهرهای چالوس و نوشهر با فرض شرایط بدون سمنتاسیون و با سمنتاسیون مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین با توجه به توزیع گمانه های مورد ارزیابی که در قسمت رسوبی گستره مورد مطالعه با سن کمتر از 10000 سال قرار دارند، جواب های با شرایط بدون سمنتاسیون مورد قبول است، آنالیزهای انجام شده نشان می دهد که از میان 46 حلقه گمانه، تحلیل شده، 35 گمانه مستعد روانگرایی هستند که بیشتر آن ها در شهرستان نوشهر واقع شده اند. با توجه به مقادیر شاخص پتانسیل روانگرایی بدست آمده در گستره مورد مطالعه بر اساس روش سرعت موج برشی با فرض شرایط بدون سمنتاسیون خاک، 8.7 درصد گستره مورد مطالعه در محدوده 0PL =، 15.2 درصد در محدوده 0<PL<5، 41.3 درصد در محدود 55<PL<1 و 34.8 درصد در محدوده PL>15 قرار دارند. نظر به این که عمق سطح ایستابی یک پارامتر مهم در روانگرایی خاک می باشد، با توجه به بالا بودن سطح ایستابی، و با در نظر گرفتن پتانسیل بالای لرزه خیزی منطقه، احتمال روانگرایی بالا می رود.

تحقیقات گذشته نشان داده است که بتن خود متراکم تقویت شده با الیاف برای کارایی و عملکرد سازه ها در مقابل بارهای وارده مناسبتر است. هدف از این مطالعه ارزیابی اثرات متاکائولن و الیاف شیشه مقاوم قلیایی بر عملکرد بتن خود متراکم است. در این مطالعه خواص رئولوژیکی (جعبه L، جریان اسلامپ، زمان جریان اسلامپ T50) و خواص مکانیکی (مقاومت فشاری، کششی و خمشی) و دوام (نفوذ یون کلر و جذب آب) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایشات نشان داد که با افزایش مقدار الیاف، کارایی بتن کاهش می یابد. همچنین مشخص شد که الیاف شیشه تاثیر مثبتی بر روی مقاومت فشاری بتن ندارد. مقاومت کششی و خمشی بتن خودمتراکم تقویت شده با افزایش مقدار الیاف، زیاد می شود. مطالعات دوام نشان داده که حضور الیاف شیشه ابتدا باعث افزایش مقاومت در برابر نفوذ یون کلر و سپس کاهش آن می شود، همچنین باعث افزایش تدریجی جذب آب بتن شده است. نتایج آزمایشات نشان داد که حضور همزمان متاکائولن و الیاف شیشه با درصدهای بهینه، می تواند خواص مکانیکی و دوام بتن خود متراکم را به طرز قابل توجهی بهبود بخشد.

پس از به کارگیری مصالح جدید برای استفاده در ساخت و ساز، ابداع فرم های مختلف سازه ای را می توان مهمترین عامل در امکان پذیر شدن ساخت سازه های بلند دانست. فرم سازه ای ساختمان سیستمی است که عهده دار تحمل ترکیبات مختلف بارهای افقی و قائم می باشد. هرچه سازه بلندتر و لاغرتر باشد عوامل سازه ای از درجه اهمیت بیشتری برخوردارند و متعاقبا نیاز به انتخاب فرم سازه ای بیشتر می شود. در این راستا اخیرا در طرح سازه های بلندمرتبه ایده جدیدی موسوم به سیستم لوله در لوله توسط آقایان فضلورخان و مایلستون ارائه گردیده است که در چندین سازه بلند دنیا از جمله ساختمان استاندارد اویل در شیکاگو و ساختمان مرکز تجاری دنیا در نیویورک به کار گرفته شده است. لذا در این تحقیق با مدل کردن یک سازه بتنی به ارتفاع 108 متر، 28 طبقه (یک طبقه زیرزمین) و اضافه کردن دیوارهای برشی به این سیستم و اعمال چیدمان‎های مختلف برای آنها توسط نرم افزار SAP2000 عملکرد لرزه ای سازه تحت 7 زوج شتاب نگاشت مورد بررسی قرار گرفته است و نیروی برش پایه و جابه جایی بام تحت حالت های مختلف مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که هر چه محل قرارگیری دیوارهای برشی از مرکز سازه به سمت محیط سازه سوق پیدا می کند پاسخ های لرزه ای سازه بلندمرتبه با سیستم لوله در لوله بهتر شده و امکان کاهش مقاطع جهت صرفه اقتصادی پروژه را می دهد.

در سال های اخیر، مطالعات فروانی برای سبک سازی سازه های بتنی انجام شده است که بیشتر این مطالعات مربوط به سبک سازی سقف ها می باشد که منجر به ارائه سقف هایی شده است که علاوه بر حفظ مقاومت بالا، به طور قابل توجهی بار مرده کمتری نسبت به سقف های سنتی دارد. کاهش بار مرده سقف، مزایای قابل توجهی برای کل سازه دارد که مهم ترین آن ها کاهش نیروی زلزله بر روی سازه است که به نوبه خود باعث کاهش مقاطع و کاهش بار مرده سازه می گردد. یکی از سیستم های سقف، سقف های دو طرفه توخالی یا دال های دوطرفه حبابی می باشد. بدین منظور لزوم بررسی این نوع از سقف ها بیش از گذشته احساس می شود. بنابراین در این تحقیق برای اطمینان از درستی نتایج عددی به صحت سنجی نمونه آزمایشگاهی پرداخته و بعد از اطمینان از نتایج، به بررسی نمونه های عددی پرداخته شد. در این تحقیق با مدل سازی 12 مدل با نرم افزار آباکوس به مقایسه سقف های کوبیاکس با سقف های عرشه فولادی و دال بتنی پرداخته شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که نمونه بدون کاهش در تعداد گوی ها چیزی در حدود 1.12 درصد ظرفیت باربری بیشتری دارد. که اهمیت این مقدار در مقایسه با کاهش وزن سقف با کاهش 30 درصدی تعداد گوی ها ناچیز بوده و می توان استفاده از نمونه با مقدار کاهش 30درصد گوی را به دلیل کاهش وزن سازه و تاثیراتی که در بقیه المان های سازه ای دارد توجیه کرد. همچنین به طور متوسط در کلیه نمونه ها، نمونه ها بعد از ناحیه الاستیک و شروع ترک خردگی، سختی بتن کاهش یافته و با افزایش جابجایی تقریبا ظرفیت باربری ثابت مانده است. در نهایت سقف کوبیاکس بدون کاهش در تعداد گوی ها، نسبت به دو مدل دیگر ظرفیت باربری و سختی بیشتری داشته به طوری که با افزایش نیرو مقدار مساحت نمودار بار- جابجایی این مدل افزایش یافته و قابلیت استهلاک انرژی بیشتری نسبت به سایر نمونه ها دارد.